Kiel membro de la seniora nacia teamo de Grekio, Diamantidis gajnis oran medalon ĉe la Eŭropa Basketo en 2005; dum li ankris defendon, kiu permesis nur 59,7 poentojn je ludo. Li ankaŭ gajnis la tri-punktan golon, kiu sigelis la sorton de la duonfinalo kontraŭ Francio, nur kelkajn sekundojn antaŭ la fina sonorilo de la ludo. Li ankaŭ gvidis tiun turniron en asistadoj, kaj estis parto de la All-EuroBasket Team. En 2006, li ludis pivotan rolon en arĝenta medalo de la FIBA Monda Pokalo, kun Grekio miriganta Team USA en la duonfinalo, kaj Diamantidis finiĝis kiel la ŝtela gvidanto de la konkurado. Diamantidis ankaŭ estis dufoja olimpika ludanto, ĉar li portis la grekajn kolorojn en 2004 kaj 2008.
, kaj en ambaŭ okazoj gajnis la kvinan lokon de la turniro, kiu egalas al la plej bona fino de la tuta tempo por Grekio. Surbaze de liaj miriadaj atingoj, li estis nomita Mister Europa Player of the Year (Sinjoro Eŭropo-Ludanto de la Jaro) de la itala sporta revuo Superbasket en 2007. Li ankaŭ estis nomita la Greka Maskla Atleto de la Jaro en 2007.